Načelo delovanja papirnate-oplaščene žice: mehanizem upravljanja električnega polja in toplote oljne-papirne kompozitne izolacije

Kot ključni material za navijanje za visoko{0}}napetostno električno opremo in visoko{1}}motorje, načelo delovanja papirnato-oplaščene žice temelji na sinergističnem mehanizmu prenosa toka po kovinskem prevodniku ter zatiranju koncentracije električnega polja in zakasnitvi toplotnega staranja s papirno-oljnim kompozitnim izolacijskim sistemom. Žica s papirnatim-oplaščem med delovanjem ne prenaša samo visokih tokovnih obremenitev, ampak mora vzdrževati tudi dolgoročno-zanesljivo električno izolacijo in toplotno stabilnost v-oljnih ali zaprtih okoljih. Njegov mehanizem delovanja je mogoče razložiti z dveh vidikov: prenosa prevodnosti in zaščite izolacije.

Na ravni prenosa prevodnosti je jedro žice, obložene s papirjem,-vodnik iz visoko prevodnega bakra ali aluminija. Ko je oprema pod napetostjo, se izmenični ali enosmerni tok enakomerno porazdeli vzdolž preseka-prevodnika, pri čemer se energija prenaša s strani vira energije na stran bremena. Izbira površine-preseka in materiala prevodnika določata njegovo-tokovno nosilnost in stopnjo Joulovega segrevanja v pogojih delovanja, kar je izhodišče za načrtovanje mehanizma za upravljanje toplote.

Na ravni zaščite izolacije je izolacijska plast žice, obložene s papirjem, -sestavljena iz posebej obdelanega električnega izolacijskega papirja, ki je tesno ovit okoli površine prevodnika. Izolacijski papir je izdelan iz rafiniranih rastlinskih vlaken in ima odlično dielektrično trdnost in mehansko žilavost. Če se uporablja samostojno, čeprav lahko papirna plast blokira uhajanje toka, je pod pogoji visoke-napetosti nagnjena k delni izpraznitvi zaradi zračnih rež ali vlage. Zato je treba sloj papirja impregnirati z mineralnim ali sintetičnim izolacijskim oljem. Olje prodre v mikropore papirja in odstrani zrak ter tvori olj-papirni kompozitni izolacijski sistem.

Načelo delovanja kompozitne strukture o-papirja je v uporabi komplementarnih lastnosti obeh medijev: visoka dielektrična konstanta in fluidnost izolacijskega olja pomagata enakomerno porazdeliti električno polje in odstraniti lokalno toploto; izolacijski papir zagotavlja stabilno mehansko podporo in dielektrično pregrado, ki zavira nastajanje izpustnih kanalov, ki jih povzročajo nečistoče v olju. Pri izmenični visoki napetosti se električno polje v glavnem porazdeli v oljni plasti, medtem ko papirna plast deluje kot delilnik napetosti in preprečuje površinsko razelektritev. V enosmernem ali impulznem polju lahko prostorninska upornost papirja zakasni kopičenje naboja in zmanjša najvišjo vrednost lokalne poljske jakosti.

Kar zadeva upravljanje toplote, se Joulova toplota, ki nastane med delovanjem s papirjem -izolirane žice, vodi do plasti papirja skozi prevodnik, nato pa se prek konvekcije in prevodnosti impregnacijskega olja razprši v rezervoar za olje opreme ali hladilni sistem. Sistem oljnega-papirja ohranja stabilno delovanje v ustreznem temperaturnem območju in preprečuje degradacijo izolacije, ki jo povzroči toplotna razgradnja plasti papirja ali izhlapevanje impregnacijskega sredstva.

Na splošno je načelo delovanja žice s papirnato-izolacijo učinkovito prevajanje električne energije skozi kovinski prevodnik in doseganje homogenizacije električnega polja, odvajanja toplote in mehanskega pufra prek oljnega{1}}papirnega kompozitnega izolacijskega sistema. To mu omogoča, da ohrani-dolgotrajno zanesljivo izolacijo in operativno zmogljivost v okoljih z visoko-napetostjo, visoko-temperaturo in v-olju potopljenih okoljih, kar zagotavlja temeljno jamstvo za varno delovanje velike-energetske in industrijske opreme.